快速切换双能X射线源制造技术

用于国土安全、医疗、非破坏性测试、以及其它市场的一种双能X射线源包括电源以及单个X-射线管。该X-射线管包括两个阴极以及单个阳极。来自阴极的电子主要沿X-射线管的轴行进，并且撞击阳极。格栅和/或焦点线圈引导电子从而电子可经过阴极。阴极保持在不同电势，从而管可快速切换能量，并且可快速切换来自每个阴极的输出通量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】快速切换双能X射线源
技术介绍
I 领域本专利技术涉及能够切换发射级别的X-射线设备，尤其涉及能够快速切换发射级别从而管可用于使用不同能量进行成像、发荧光以及其它应用的X-射线管系统。2.
技术介绍
在国土安全产业中，双能X-射线用于筛选随身携带的行李、筛选托运行李、以及筛选货物。将双能X-射线用于国土安全容许用户区分不同材料，帮助检测走私品、爆炸物和非法材料，以及帮助识别被扫描的对象中的材料。 双能X-射线在医疗产业中用于双能计算机断层扫描(CT)、双能X-射线吸收法、双能成像以及其他应用。在国土安全、医疗市场之外，双能X-射线还用于非破坏性测试、牙科、食品包装、煤炭以及其他产业。具有多种方法来产生双能X-射线和实施双能分析。在最简单的形式中，使用了两个或多个检测器，一个在另一个的后面，并且滤波器放置在检测器之间。一个检测器接收一个能量范围，并且另一个检测器由于滤波器而接收第二能量范围。可替代地，能量鉴别检测器可用于使能量分离，例如CZT检测器。另一通常使用的方法是改变X-射线源的端输出能量，从而X-射线源发射两个或更多X-射线能量范围。然而另一方法是使用多于一个X-射线管，并且每个X-射线管发射一个或更多能量范围。双能源的期望特征为能量之间的快速切换速度、高稳定性、小尺寸规格、简单性、最低系统成本、寿命长、高可靠性、以及快速改变每个单独能量的通量的能力。对于某些应用也很期望具有相同焦斑位置。最有价值的多个特征的精确组合取决于应用。已经提出或开发了具有这些特征的某些特征而不是所有特征的一些方法。一个方法包括使用两个或多个分离的X-射线管，并且独立运行每个源。这提供了快速切换速度。这种方法的问题是其占据了两个X-射线源的空间，并且每个源具有不同焦斑位置。因而，方案相对较大，并且产生两个不同的焦斑位置。在成像应用中，图像之间的复杂性、对准和重合不良为使用两个单独源的另一问题。在专利5661774中详述的一个替代方案是使用快速切换X-射线管的能量的电子。该专利的一个应用将用在期望快速切换的医疗和国土安全应用中的双能CT中。此方法的一个问题是难以以高速切换X-射线能量。这需要复杂的电子、提高系统成本并且不利于管的寿命。此方法的另一问题为快速切换导致X-射线源的输出能量中的变化。专利6188747详述了使用两个独立阳极和两个阴极的X-射线源。因而，其在一个X-射线管中具有两个X-射线源，导致成本、复杂性、重量以及屏蔽性增加。此方法的限制是每个阳极的单元的物理尺寸和斑尺寸位置不同。解决斑位置问题的一个方法是在X-射线源中使用两个阴极和一个阳极，并且将阴极物理地分离。这在专利7529344和专利7792241中进行了详述，并如图17所示。阴极I处于不同能量，并且阴极I被分离，从而阴极I没有被击穿。利用此方案，每个阴极I具有分离的格栅3。此方法的限制是难以对准阴极I和格栅3，并且更难的是对准斑2。再一问题是生成的X-射线管的物理尺寸。专利技术概述在一个实施方案中，提供了克服之前概括的源的限制的改进X-射线源。此源可提供能量之间的快速切换速度，可将相同或相似波形因数适配到常规单个能源中，可快速改变源的输出通量，是强健的，对寿命有利，最小化电压梯度，并且如果需要，则输出通量和能量可高度稳定。在双能X-射线的一个实施方案中，源使用室(例如管)内的两个阴极和一个阳极。阴极发射电子，并且来自每个阴极的电子在X-射线源的轴的方向上行进，以撞击阳极。来自距离阳极最远的阴极的电子源发射电子，所述电子在管的轴的方向上行进， 并且穿过或经过距离阳极最近的阴极。电子的方向受到距离阳极最远的阴极的格栅和/或焦点、距离阳极最近的阴极、格栅和/或焦点的影响。这些电子行进经过第二阴极并撞击阳极。来自第二阴极(距离阳极最近)的电子被发射，并且大部分沿X-射线管的中心轴行进。距离阳极最近的格栅和/或焦点影响来自此阴极的电子的方向。控制格栅和/或焦点容许调节斑尺寸和斑位置，以及容许调节X-射线源的每个能量范围的通量。附图说明不期望按比例绘制附图。此外，为了说明的目的简化附图。图I示出传统X-射线源，示出从阴极流到阳极的电子。图2示出新X-射线源的侧视图，具有两个阴极。图3示出新源的侧视图，而具有透射靶。图4示出可输出多个能量的新源的侧视图。图5示出新源的侧视图，X-射线通量通过源行进回去。图6到图9示出X-射线源的变化，以示出可使用的可能的不同配置。其不期望限制本专利技术可能的修改，而是期望示出本领域普通技术人员可推导出本专利技术的多种变化。图6示出新源的侧视图，而阴极如图所示位于管的侧面。图7示出具有旋转阳极的源。图8示出具有不同材料的旋转阳极，从而源可改变能量和靶材料两者。图9示出新源，使用扫描机构来移动电子撞击靶的位置(因而移动生成的X-射线被发射的位置)。靶和扫描可沿线、圆、多个位置或对扫描有利的任何形状。偏转板或线圈14用于将电子引导到期望位置。图10示出新源，具有扫描结构以及检测器15。检测器可为区域检测器、线扫描检测器、斑检测器或任意适合的X-射线接收器。图11示出图10中的检测器，用于采用线扫描或断层图像的行李和/或货物扫描>J-U装直。图12示出半波科克罗夫特沃尔顿乘法器。图13示出全波科克罗夫特沃尔顿乘法器。图14示出三相乘法器电路。图15示出在阳极周围具有遮蔽/准直16的实施方案。图16示出在阳极周围具有遮蔽/准直16的实施方案，但是在管内部。替代地，此遮蔽可在管外部。图17示出具有两个阴极和一个阳极的双能X-射线源的现有技术。图18示出CT成像系统的示图。图19示出在图18中示出的系统的方框示意图。图20示出使用根据本专利技术实施方案的非侵入性行李检查系统的CT系统的示图。图21示出具有朝向管中心加速的粒子的新源的变化。一个实例可用于生成中子(例如氘或氚)，或者也可使用其它适合的粒子。每个阴极可发射不同材料，和/或可由不 同材料制成。图22不出一个实施方案的不图，其中将两个能量用于例如电子感应加速器、回旋加速器或使用注入的电子或粒子的其它装置的这种东西。可注入多个不同能量和类型的粒子或电子。图23示出散射扫描车的示图，使用根据本专利技术一个实施方案的多个能量。图24示出可使用根据本专利技术一个实施方案的两个或多个能量的散射体成像系统的示图。图25示出用于乳腺放射成像术的实施方案的示图和方框图。图26和图27示出用于射线照相术的一个实施方案的示图。图28示出当适当地塑造时可用于阴极的钨(或其它材料)线圈的示图。图29示出根据本专利技术第一实施方案的图28中的线圈的示图，但是塑造为环形方式。图30示出用于筛选行李的多视图X-射线系统。A、B、C为各X-射线源。详述在一个实施方案中，如下专利技术关注用于(使用双能或多能X-射线源的)医疗、安全或其他产业的双能X-射线源。应用包括使用双能或多能范围X-射线源的成像和非成像装置两者。然而，本领域普通技术人员将理解，加速正或负带电原子或亚原子粒子或离子(在下文中称为粒子)的其他装置的变换可采用该实施方式。应注意，在如下说明中，使用了阳极、格栅、阴极以及焦点。具有可通过工业改变的格栅、阳极、阴极以及焦点的各种限定。在本文中，阴极被限定为发射电子(或粒子)的项。阴极可包括灯丝，或阴极可仅为灯丝。在X-射线源(例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·查瑞特，D·雷诺兹，
申请(专利权)人：XR科学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：